尿素解析水解系統(tǒng)冷凝液槽氣相管堵的原因與措施

王朝亮

（中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600）

1 裝置簡介

中海化學股份有限公司富島二期尿素解析水解裝置，采用的是荷蘭斯塔米卡邦公司的技術，該技術是集生產(chǎn)與回收于一體的生產(chǎn)裝置體系，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液通過解析水解系統(tǒng)深度處理，處理后的廢液送往公用工程裝置作為原料水二次利用。該裝置于2003年投入運行。運行十多年來，效果均能達到設計要求。近些年來，由于環(huán)保的要求不斷提高，對解析水解裝置的運行提出了更高的要求。

1.1 解析水解工藝流程介紹

解析水解系統(tǒng)流程圖見圖1，尿素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的水與循環(huán)吸收系統(tǒng)回收的氨和二氧化碳稀氨水，里面含有約3.1%的二氧化碳、4.9%的氨和0.9%尿素。稀氨水經(jīng)換熱器加熱后送至第1解吸塔，稀氨水在塔內(nèi)自上而下流動，與第2解吸塔的解吸氣和水解塔來的二次蒸汽逆流接觸進行熱質交換，稀氨水中的大部分氨和二氧化碳被加熱解吸出來。解吸后的液體由水解給料泵加壓，經(jīng)水解塔換熱器與水解底部出來的水解液換熱后，輸送至水解塔的上部，水解塔的下部通入2.1MPa的中壓蒸汽，在1.8MPa 和200℃下，使稀氨水中尿素不斷分解成氨和二氧化碳。水解塔氣相進入第1解吸塔的第4塊塔板上，液相經(jīng)換熱器換熱后溫度降至150℃，利用其自身的壓力進人第2解吸塔上部，解吸塔下部通入0.38MPa 低壓蒸汽進行解吸，塔底溫度為142℃。從液相中解吸出來的氨和二氧化碳及水蒸氣靠自身壓力進入回流冷凝器冷凝吸收，然后氣液混合物溢流進入回流冷凝器液位槽，未被冷凝的氣體進入常壓吸收塔進一步回收。冷凝液經(jīng)回流泵加壓，一部分回流至第1解吸塔的頂部，通過控制出塔氣相的溫度使水含量穩(wěn)定在46%；另一部分作為吸收液送至低壓甲銨冷凝器。回流冷凝器系統(tǒng)操作壓力為0.25MPa，操作溫度為56℃。經(jīng)解吸塔換熱器換熱和廢水冷卻器冷卻后由廢液外送泵送到公用工程作為脫鹽水的原料。

2 故障問題

2015年新環(huán)保法實施后，廢液槽中氨和二氧化碳的組分發(fā)生變化，解吸水解系統(tǒng)的操作變得困難，回流冷凝器負荷增加，導致回流冷凝器液位槽氣相管內(nèi)形成結晶頻繁堵塞，影響到了解吸水解裝置的正常運行，工藝冷凝電導超標。處理方法主要是加水沖洗溶解結晶，但是頻繁的處理造成大量蒸汽冷凝液進入系統(tǒng)，影響系統(tǒng)水平衡，進而影響高壓系統(tǒng)轉化率，增加系統(tǒng)能耗。

圖1 回流冷凝器液位槽流程

3 原因分析

分析其原因，根本原因是，2015年新環(huán)保法實施后，嚴禁放空，更多的氨和二氧化碳被回收，同時吸收水用量也隨之增加，稀氨水槽濃度變高，解析水解負荷升高，廢液槽組分數(shù)據(jù)見表1，解析水解負荷增加后，操作難度加大，送至回流冷凝器的NH3和CO2增多，回流冷凝器負荷增加后，未冷凝的NH3和CO2含量也隨之增加，但是由于NH3和CO2的溶解性不同，造成回流冷凝器液位槽氣相組分并沒有成等比例上升，氣相中的二氧化碳含量相對氨增長較多。

表1 稀氨水槽濃度分析數(shù)據(jù)

由0.25MPa 下的NH3-CO2-H2O 三元相圖可以看出（圖2），氣相操作溫度隨NH3含量的降低而升高，隨二氧化碳含量的升高而升高（M點為設計氣相組分下的操作點，對應溫度為56.5℃），當氣相中NH3降低，CO2和水含量增加時，氣相操作溫度升高，當氣相需要的操作溫度高于液相操作溫度10℃后，氣相管內(nèi)NH3和CO2很容易反應生成甲銨結晶，造成回流冷凝液液位槽出口管線堵塞。

圖2 NH3-CO2-H2O三元相圖

4 處理措施

回流冷凝液液位槽出口管線堵塞的主要原因是廢液槽NH3和CO2及水量的增多，主要處理思路就是減少系統(tǒng)前系統(tǒng)NH3和CO2的生成及后系統(tǒng)吸收水的加入量。

4.1 提高高壓系統(tǒng)轉化率

通過嚴格控制高壓系統(tǒng)的氨碳比在3.00～3.2，及時分析高壓系統(tǒng)的水碳比，提高系統(tǒng)的轉化率，減少合成塔出液中未參與反應NH3和CO2的含量，汽提塔的汽提效率增加，這樣后系統(tǒng)吸收水的用量將大大減少。整個后系統(tǒng)的負荷將會降低，節(jié)省蒸汽，減少系統(tǒng)外加水。

4.2 嚴格控制系統(tǒng)的外加水

高壓來的尿液中NH3和CO2的含量減少后，吸收水量就會減少，循環(huán)吸收系統(tǒng)水量減少后，返回高壓系統(tǒng)的水就會減少，再次提高統(tǒng)轉化率，形成良性循環(huán)。其中造粒系統(tǒng)是一個用水大戶，應控制好造粒系統(tǒng)的粉塵，盡量降低吸收水使用量。此外，適當降低解析水解出氣水含量，使更多的水通過解析水解排出系統(tǒng)，減少內(nèi)循環(huán)。

4.3 優(yōu)化解吸水解系統(tǒng)工況

在不影響前后系統(tǒng)的情況下，將回流冷凝器液位槽溫度適當提高控制在65℃以上，或者是提高回流冷凝器液位槽318D出口氣相管線的溫度，使管線內(nèi)操作溫度高于結晶溫度。由于提高系統(tǒng)溫度會降低吸收效果，引起系統(tǒng)壓力上漲，而壓力升高會影響解析塔運行工況，故本裝置在系統(tǒng)溫度上并未做大的調(diào)整，而是增強了的氣相管線的伴熱保溫。

5 結論及運行效果

2018年6月15日—6月30日，裝置按照以上兩點嚴格把控及管線改造后，高壓系統(tǒng)水碳比得到了一定控制，由原來的0.8降至0.7，解吸負荷也由50t/h 將至了48t/h，蒸汽用量由原來的10.8t/h 降至10.2t/h，回流冷凝器液位槽氣相管的沖洗次數(shù)大大減少。

6 結束語

隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對環(huán)境的保護要求越來越高。為達到國家標準，需要在裝置上下苦功夫，深挖裝置的潛能。通過優(yōu)化系統(tǒng)，同時將多種因素納入考量，不僅使裝置恢復正常運行，還降低了裝置的消耗，取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。